Водонапорный режим - Основы добычи нефти и газа
С момента начала распространения депрессионной воронки за пределы водонефтяного контакта (ВНК) в законтурную водоносную область вода внедряется в нефтяную зону и вытесняет нефть к забоям добывающих скважин. Когда наступает равновесие (баланс) между отбором из залежи жидкости и поступлением в пласт краевых или подошвенных вод при пластовых термодинамических условиях, проявляет себя водонапорный режим, который еще называют жестким водонапорным вследствие равенства количеств отобранной жидкости (нефти, воды) и вторгшейся в залежь воды. Существование его связывают с наличием контура питания и с закачкой в пласт необходимых объемов воды для выполнения этого условия. В естественных условиях такой режим в чистом виде не встречается, однако его выделение способствует успешному и достаточно надежному проектированию процесса извлечения нефти. Нарушение равновесия между отбором жидкости и поступлением воды приводит к тому, что начинают играть роль энергии других видов: при увеличении поступления воды -- энергия упругости; при уменьшении поступления воды (увеличении отбора) и снижении давления ниже давления насыщения -- энергия расширения растворенного газа. При водонапорном режиме нефть в пласте находится в однофазном состоянии; выделения газа в пласте не происходит, как и при упругом режиме. Для расчетов показателей разработки могут быть использованы метод эквивалентных фильтрационных сопротивлений, метод основанный на теории Бэкли-Леверетта, метод основанный на анализе промысловых данных.
Метод эквивалентных фильтрационных сопротивлений используется для расчетов дебитов рядов (батарей) скважин при заданных забойных давлениях или для расчетов забойных давлений при заданных дебитах. При этом используют различные модели пластов и процессов вытеснения нефти водой. Этот метод является основным аналитическим методом определения количественной связи между дебитами скважин и давлениями на их забоях и на контуре питания пласта (нагнетания воды) в условиях жесткого водонапорного режима. Метод основан на принципе электрогидродинамической аналогии, согласно которому сила тока I соответствует расходу жидкости (дебиту) Q, разность напряжений ДU разности давлений (депрессии) Дp, электрическое сопротивление проводника RЭл Фильтрационному сопротивлению пласта RФ. Сложное фильтрационное поле пласта между батареями нагнетательных и добывающих скважин представляется с помощью простейших фильтрационных потоков. В пределах зоны вокруг скважины радиусом у /р (у - половина расстояния между двумя соседними скважинами в ряду) поток жидкости в пласте плоскорадиальный. Поток жидкости между линиями расположения скважин может быть прямолинейно-параллельным или плоскорадиальным, как показано на рис.22.
Рассмотрим внутренние и внешние фильтрационные сопротивления рядов скважин. Под внутренним сопротивлением i-гo ряда понимают общее фильтрационное сопротивление, возникающее при движении жидкости в пределах зон радиусом уI /р вокруг всех скважин этого ряда. Значение этого сопротивления
, (3.51)
Где м -- динамическая вязкость жидкости; k -- эффективная проницаемость при фильтрации нефти или воды; h -- эффективная толщина пласта; rCi -- приведенный радиус скважин i-ro ряда; nI, -- число скважин в i - м ряду.
Под внешним фильтрационным сопротивлением i-гo ряда понимают сопротивление, возникающее при движении жидкости в части пласта между предыдущим (i -1) и рассматриваемым i рядами скважин. Внешнее фильтрационное сопротивление i-гo ряда при параллельно-прямолинейном размещении батарей скважин
Рис.22. Схема Расположения Зон Внутренних И Внешних Сопротивлений Рядов скважин. Форма залежей: а -- полоcообразная; б -- круговая
, (3.52)
Где LI -- расстояние от предыдущего до рассматриваемого i-гo ряда; А = 2уI nI -- ширина полосы (длина ряда).
В случае расположения скважин по окружностям (круговая залежь):
. (3.53)
Здесь RI - 1 -- радиус предыдущего ряда; RI -- радиус рассматриваемого ряда.
Рассмотрим простейший случай вытеснения нефти агентом, обладающим свойствами нефти (разноцветные жидкости), из однородного пласта по модели поршневого вытеснения (рис.23).
С помощью электрической схемы (см. рис.23, б) построим систему уравнений для определения неизвестных дебитов рядов скважин. Если забойные давления во всех скважинах каждого ряда одинаковые, то
Где QI -- суммарный дебит i - го ряда скважин.
Из условия баланса закачки и отборов имеем
.
Рис.23. Схема вытеснения нефти агентом: а -- расположение рядов скважин; б -- эквивалентная электрическая схема рядов скважин
Перепад забойных давлений между:
Нагнетательным и первым рядами добывающих скважин
;
Первым и вторым рядами добывающих скважин
;
Вторым и третьим рядами этих скважин
.
Для любого ряда добывающих скважин
, (3.54)
Где i = l, 2, ..., N; N -- число рядов добывающих скважин.
При i = l значение (, рК, - давление соответственно на линии нагнетательного ряда или на контуре питания пласта).
Расчеты по формуле (2.54) показывают, что при одинаковых забойных давлениях в рядах скважин суммарный дебит первых двух рядов составляет более 90% от общего дебита. Это свидетельствует о высокой степени экранирующего влияния рядов при водонапорном режиме. В реальных условиях это влияние проявляется в значительно меньшей степени.
По мере продвижения водонефтяного раздела период разработки залежи подразделяют на этапы -- время продвижения фронта вытеснения от предыдущего ряда скважин до рассматриваемого. По теории поршневого вытеснения нефти из однородного пласта линия нагнетания переносится вслед за фронтом вытеснения. В реальных условиях зонально-неоднородных и послойно-неоднородных пластов обводнение скважин происходит по пропласткам неравномерно, что затрудняет перенос фронта нагнетания.
При вытеснении нефти агентом с отличными от нее свойствами дебиты рядов скважин зависят от положения фронта вытеснения и изменяются во времени. Это можно легко показать с помощью уравнения (2.52). Если фронт вытеснения находится на расстоянии хФ от нагнетательной батареи, то внешним фильтрационным сопротивлением первого ряда учитывается характер течения воды в зоне вытеснения с остаточной нефтью и течения нефти в части пласта (LI--хФ):
, (3.55)
Где -- относительная проницаемость породы для воды в зоне вытеснения.
При мН > мВ по мере увеличения хФ сопротивление Щ1 уменьшается, что обусловливает некоторое возрастание дебита рядов скважин.
Метод расчета на основе теории непоршневого вытеснения нефти Бэкли-Леверетта
Теория непоршневого вытеснения нефти основана на зависимости проницаемости породы для движущихся фаз от насыщенности порового пространства той или иной фазой. На рис.24 приведена диаграмма относительных проницаемостей (s0 -- водонасыщенность, при которой вода начинает двигаться в пласте, s* -- водонасыщенность, при которой нефть перестает двигаться).
Бэкли и Леверетт ввели понятие
, (3.56)
Которое называется уравнением доли воды и является аналогом обводненности продукции скважин
. (3.57)
Рис.24. Диаграмма Относительных проницаемостей: kВ, kH - кривые относительных проницаемостей для воды и нефти
Если, то скорость фильтрации воды находят из (2.56):
. (3.58)
Подставив (2.58) в уравнение неразрывности потока воды в пласте, которое можно записать как
, (3.59)
Получим дифференциальное уравнение изменения водонасыщенности в поровом объеме пласта в следующем виде:
. (3.60)
Установим форму закона движения в пласте координаты точки с постоянной насыщенностью. Пусть s = const, тогда справедливо равенство
. (3.61)
Разделив переменные и проинтегрировав, получим
, (3.62)
Где -- количество внедрившейся в пласт воды или общее количество отобранной нефти и воды.
С помощью уравнений (2.56) -- (2.62) составляется система расчетных формул для определения показателей разработки при линейных системах заводнения и плоскорадиальной фильтрации. Основной "недостаток" этих расчетов связан с необходимостью использования кривых фазовых проницаемостей, которые строят по результатам сложных лабораторных исследований образцов пород. Получаемые в процессе таких экспериментов показатели двухфазного течения жидкостей не отражают в достаточной мере особенности строения продуктивного пласта во всем его объеме.
Метод прогнозирования, основанный на анализе промысловых данных
Разработанные к настоящему времени методики расчета показателей разработки по характеристикам вытеснения позволяют, основываясь на результатах предыдущей истории разработки, определять прогнозные показатели разработки месторождения. Эти методики называют эмпирическими, поскольку прогнозные данные устанавливают по фактическим. Точность расчетов зависит от длительности анализируемого периода по отношению ко всей истории разработки месторождения.
Простейший из них -- метод экстраполяции фактических зависимостей во времени разработки. Некоторые из разработанных методик основаны на использовании соотношения теории совместной фильтрации нефти и воды. Изменением фильтрационных характеристик добиваются относительного совпадения расчетных и фактических кривых, характеризующих динамику основных показателей разработки. Затем проводят прогнозный расчет на заданный период времени.
Рассмотрим эмпирическую методику прогнозирования показателей разработки, основанную на теоретической зависимости обводненности от нефтеотдачи, построенной по фактическим данным начального периода разработки месторождения.
Представим графически схему расчетных уравнений для определения основных показателей разработки, предполагая, что имеется зависимость текущей обводненности продукции всех скважин объекта от текущей нефтеотдачи. Считаем, что эта зависимость не изменится за прогнозный период. Представим текущую добычу нефти по объему в виде произведения добычи жидкости на (1--В). Тогда текущую нефтеотдачу можно найти по формуле
, (3.63)
Где G -- геологические запасы нефти.
Продифференцируем по времени и приведем (2.63) к виду
.
С учетом зависимости В = В(з)
.
Проинтегрируем обе части полученного равенства в соответствующих пределах, в результате получим
. (3.64)
Из (2.64) определим текущую нефтеотдачу для заданного момента времени разработки, задавшись значением текущего отбора жидкости по объекту в целом. Затем по известной зависимости обводненности от нефтеотдачи найдем соответствующую обводненность на тот же момент времени. Добычу нефти определим по зависимости
.
Покажем возможность использования модифицированных относительных проницаемостей для упрощенного прогнозирования показателей разработки. Из (2.42) и (2.43) следует, что модифицированные проницаемости для воды и нефти, а также модифицированная водонасыщенность зависят от проницаемости обводнившегося слоя в элементе слоисто-неоднородного пласта, параметров вероятностно-статистического распределения проницаемости, остаточной нефтенасыщенности и насыщенности пласта связанной водой. Следовательно, задаваясь значением k*, можно определить s и соответствующие модифицированные проницаемости. Если принять, что s -- средняя водонасыщенность, то текущую обводненность можно выразить в виде функции Бэкли--Леверетта
. (3.65)
Чтобы замкнуть систему расчетных уравнений, необходимо получить связь текущей нефтеотдачи от средней водонасыщенности. К моменту времени разработки, когда средняя водонасыщенность пласта равна, оставшиеся запасы нефти GОст = VПл m(l --), в то время как начальные запасы G = VПл M(l -- sСв). Очевидно, текущая нефтеотдача связана с текущей средней водонасыщенностью следующим образом:
. (3.66)
С помощью соотношений (2.65) и (2.66) с учетом модифицированных проницаемостей можно установить зависимость В = В(з), а затем определить показатели разработки.
Похожие статьи
-
Модели пластов и процесса вытеснения нефти [2,7,12,14] - Основы добычи нефти и газа
Под моделью в широком научном смысле этого слова понимают реально или мысленно созданную структуру, воспроизводящую или отражающую изучаемый объект....
-
Показатели разработки - Основы добычи нефти и газа
Для характеристики процесса извлечения нефти из недр применяют показатели, определяющие во времени как интенсивность, так и степень извлечения нефти,...
-
Основными источниками пластовой энергии служат: - энергия напора (положения) пластовой воды (контурной, подошвенной); - энергия расширения свободного...
-
Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией -- снижение проницаемости...
-
Системы разработки классифицируют по признакам, в основу которых положены характеристики, определяющие отличительные их черты. 1) По геометрии...
-
Схематизация форм залежей и контуров нефтеносности Нефтяные залежи, как правило, имеют сложное геологическое строение и неправильную конфигурацию,...
-
Пластовая энергия и силы, действующие в залежах нефти и газа - Основы добычи нефти и газа
Всякая нефтяная или газовая залежь обладает потенциальной энергией, которая в процессе ее разработки переходит в кинетическую и расходуется на вытеснение...
-
Методы увеличения нефтеотдачи Часто бывает необходимым увеличение продуктивности (приемистости) скважины. Почти каждая скважина может быть рассмотрена...
-
Ввод нефтяного месторождения в разработку - Основы добычи нефти и газа
Разработка нефтяного месторождения проходит несколько стадий: начальную, когда его разбуривают и обустраивают; среднюю или основную, соответствующую...
-
Основы разработки нефтяных месторождений, Объект и система разработки - Основы добычи нефти и газа
Объект и система разработки Объект разработки -- это искусственно выделенное в пределах месторождения геологическое образование (пласт, массив,...
-
Методы увеличения нефтеотдачи Часто бывает необходимым увеличение продуктивности (приемистости) скважины. Почти каждая скважина может быть рассмотрена...
-
Введение Жесткий водонапорный нефть Жестко водонапорные режимы отмечаются сравнительно-редко, хотя и не настолько, чтобы их считать исключением. В...
-
Расчет параметров закачки производится инженерной службой организации, которая производит гидроразрыв, после получения исходных параметров по скважине от...
-
Показателем успешности применения технологии ГРП является увеличение притока продукции из обработанной скважины. Расчет этого показателя производился...
-
Общие параметры месторождений, определяющие процессы добычи нефти и газа Вместилищем для нефти, газа или воды в недрах Земной коры служат породы -...
-
Методы моделирования - Основы добычи нефти и газа
Различают физическое и математическое моделирования. При физическом моделировании на модели, представляющей по существу натурный или масштабно...
-
Введение - Основы добычи нефти и газа
Нефть пластовый нижневартовский обсадной В настоящее время в Российской Федерации разрабатываются тысячи нефтяных и газовых месторождений. Развитие...
-
Описание технологии ГРП - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти
1) Геологической службой управления составляется информация установленной формы для расчета ГРП. 2) Составляется программа проведения ГРП по результатам...
-
Для повышения приемистости нагнетательных скважин предлагаются технологии вибрационного воздействия на пласт, благодаря которым возрастает подвижность...
-
Технические жидкости Рабочие жидкости для ГРП представляют собой эмульсии и жидкости на углеводородной или водной основах. Наиболее часто в процессе ГРП...
-
Оборудование, применяемое при ГРП на Повховском месторождении На Повховском месторождении ТПП "Когалымнефтегаз" гидравлический разрыв пласта производится...
-
Виды заводнений - Технология добычи нефти в ОАО "Варьеганнефтегаз"
В настоящее время заводнение - это наиболее интенсивный и экономически эффективный способ воздействия, позволяющий значительно уменьшить количество...
-
ВВЕДЕНИЕ - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти
Методы увеличения нефтеотдачи пластов считают основным резервом для добычи нефти. За счет проведения геолого-технических мероприятий, в том числе с...
-
Новые технологии - Технология добычи нефти в ОАО "Варьеганнефтегаз"
Специалисты управления в постоянном поиске, так как извлечение нефти из слабопроницаемых коллекторов требует новых технических решений, применения...
-
Система водоснабжения и подготовки воды для закачки в пласт. Основное назначение системы водоснабжения при ППД - добыть нужное количество воды, пригодной...
-
Экология добычи сланца - Перспективы добычи сланцевой нефти в России
В центре внимания остаются вопросы экологической эффективности. Рассмотрим два основных критерия экологической эффективности проектов по добыче сланцевой...
-
Приток жидкости, газа, воды или их смесей к скважинам происходит в результате установления на забое скважин давления меньшего, чем в продуктивном пласте....
-
Геологическая характеристика Кошильского месторождения - Основы добычи нефти и газа
На Кошильском месторождении по результатам проведенных геологоразведочных работ установлена нефтеносность в горизонте ЮВ1. Горизонт ЮВ1 расчленяется на...
-
Каким образом стала возможна добыча сланцевой нефти - Перспективы добычи сланцевой нефти в России
Коммерчески выгодная добыча сланцевой нефти стала возможной благодаря технологиям горизонтального бурения и гидравлического разрыва пласта (сокр....
-
Геологическая характеристика Пермяковского месторождения - Основы добычи нефти и газа
На Пермяковском месторождении по результатам проведенных геологоразведочных работ установлена нефтеносность в горизонте ЮВ1. Горизонт ЮВ1 на изучаемом...
-
Уточненный проектный фонд скважин Повховского месторождения - 4416. На дату составления проектного документа соотношение действующих добывающих и...
-
Продуктивные пласты - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти
Комплекс БВ8 в пределах контура нефтеносности вскрыт 92-мя разведочными и поисковыми скважинами и 3207 эксплутационными, пробуренными на этот и...
-
Геологическая характеристика Чехлонейского месторождения - Основы добычи нефти и газа
Месторождение является "спутником" Орехово-Ермаковского месторождения и расположено в северо-восточной его части, приурочено к небольшому по размерам...
-
Рисунок 4.1. Схема законтурного заводнения. 1. Добывающие скважины. 2. Нагнетательные скважины. Рисунок 4.2. Схема приконтурного заводнения Рисунок 4.3...
-
Закачка биореагента проводилась на Яркеевской площади в три нагнетательные скважины. В качестве биореагента был выбран САИ (сухой активный ил), его...
-
Геологическая характеристика Западно-Ермаковского месторождения - Основы добычи нефти и газа
В геологическом строении месторождения принимают участие породы мезозойско-кайнозойского возраста, залегающие на гетерогенном основании палеозойского...
-
Выбор скважины для ГРП - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти
Подбор кандидатов является, вероятно, наиболее критичным этапом всего проекта ГРП. Успех ГРП в очень большой степени зависит от подбора скважины....
-
Геологическая характеристика Ершового месторождения - Основы добычи нефти и газа
Геологический разрез Ершового месторождения нефти по данным бурения сложен мощной (до 2,7 - 3,0км) толщей терригенных песчано-алевритовых и глинистых...
-
Чего ожидают нефтяники - Перспективы добычи сланцевой нефти в России
Санкции в отношении России со стороны ЕС и США задели почти все крупные российские нефтяные компании и лишили их стратегических западных партнеров. В том...
-
Обоснование выбора рекомендуемых способов эксплуатации скважин, устьевого и внутрискважинного оборудования С начала разработки месторождения ограниченные...
Водонапорный режим - Основы добычи нефти и газа